ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা
HSLC Guruলৈ আদৰণি! এই পাঠটোত আমি ASSEB Class 12 ৰসায়ন বিজ্ঞানৰ চতুৰ্থ অধ্যায় ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা (Chemical Kinetics) বিষয়ে বিতংভাৱে আলোচনা কৰিম। এই অধ্যায়ত আমি বিক্ৰিয়াৰ হাৰ, হাৰ সমীকৰণ, ক্ৰম আৰু আণৱিকতা, সংহতিকৃত হাৰ সমীকৰণ, অৰ্ধ-আয়ু, সংঘৰ্ষ তত্ত্ব আৰু আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণ আদিৰ বিষয়ে বিশদভাৱে শিকিম। সম্পূৰ্ণ অসমীয়া মাধ্যমত প্ৰশ্ন-উত্তৰ, MCQ, সংখ্যাত্মক সমস্যা আৰু সূত্ৰ তালিকা প্ৰদান কৰা হৈছে।
সাৰাংশ
ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা হৈছে ৰসায়ন বিজ্ঞানৰ সেই শাখা য’ত ৰাসায়নিক বিক্ৰিয়াৰ হাৰ, বিক্ৰিয়াৰ গতিৰ ওপৰত প্ৰভাৱ পেলোৱা কাৰক আৰু বিক্ৰিয়াৰ পদ্ধতি অধ্যয়ন কৰা হয়। বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বুলিলে একক সময়ত বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা হ্ৰাস বা উৎপন্ন বস্তুৰ গাঢ়তা বৃদ্ধিক বুজোৱা হয়। হাৰ দুই প্ৰকাৰৰ — মাধ্যমিক হাৰ (Average rate) আৰু তাৎক্ষণিক হাৰ (Instantaneous rate)। মাধ্যমিক হাৰ হৈছে নিৰ্দিষ্ট সময় অন্তৰালত গাঢ়তাৰ পৰিৱৰ্তন, আনহাতে তাৎক্ষণিক হাৰ হৈছে কোনো বিশেষ মুহূৰ্তত বিক্ৰিয়াৰ হাৰ। বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ ওপৰত প্ৰভাৱ পেলোৱা কাৰকসমূহ হ’ল — বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা, উষ্ণতা, প্ৰভাৱক, পৃষ্ঠ ক্ষেত্ৰফল আৰু পোহৰ।
হাৰ সূত্ৰ (Rate Law) অনুসৰি বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তাৰ কিছুমান ঘাতৰ গুণফলৰ সমানুপাতিক। বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম (Order) হৈছে হাৰ সমীকৰণত উপস্থিত গাঢ়তাৰ ঘাতসমূহৰ যোগফল, যিটো পৰীক্ষাগাৰৰ পৰা নিৰ্ণয় কৰা হয়। আনহাতে আণৱিকতা (Molecularity) হৈছে বিক্ৰিয়াত অংশগ্ৰহণ কৰা অণুৰ সংখ্যা — ই কেৱল প্ৰাথমিক বিক্ৰিয়াৰ বাবে প্ৰযোজ্য। ক্ৰম শূন্য, ভগ্নাংশ বা ঋণাত্মক হ’ব পাৰে কিন্তু আণৱিকতা সদায় ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা।
সংহতিকৃত হাৰ সমীকৰণসমূহ বিভিন্ন ক্ৰমৰ বিক্ৰিয়াৰ বাবে নিৰ্ণয় কৰা হৈছে। শূন্য ক্ৰমৰ বিক্ৰিয়াৰ বাবে [R] = [R]₀ – kt, প্ৰথম ক্ৰমৰ বিক্ৰিয়াৰ বাবে k = (2.303/t) log([A]₀/[A])। ছদ্ম-প্ৰথম ক্ৰম (Pseudo-first order) বিক্ৰিয়া হৈছে সেই বিক্ৰিয়া য’ত প্ৰকৃততে দ্বিতীয় ক্ৰমৰ হ’লেও, এটা বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা প্ৰচুৰ পৰিমাণে বেছি হোৱা বাবে প্ৰথম ক্ৰম যেন দেখা যায়, যেনে — ইষ্টাৰৰ আৰ্দ্ৰবিশ্লেষণ। অৰ্ধ-আয়ু (Half-life, t₁/₂) হৈছে বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা আধালৈ হ্ৰাস হ’বলৈ লগা সময়। শূন্য ক্ৰমৰ বাবে t₁/₂ = [R]₀/2k আৰু প্ৰথম ক্ৰমৰ বাবে t₁/₂ = 0.693/k।
বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ ব্যাখ্যা সংঘৰ্ষ তত্ত্ব (Collision Theory)ৰ দ্বাৰা দিয়া হয়। এই তত্ত্ব মতে বিক্ৰিয়কৰ অণুসমূহৰ মাজত সংঘৰ্ষৰ ফলত বিক্ৰিয়া সংঘটিত হয়, কিন্তু কেৱল ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষই (effective collision) বিক্ৰিয়াৰ সৃষ্টি কৰে। ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষৰ বাবে অণুসমূহৰ শক্তি ন্যূনতম সক্ৰিয়ণ শক্তি (Activation energy, Eₐ)তকৈ বেছি হ’ব লাগে আৰু সঠিক দিশতে অভিমুখ হ’ব লাগে। উষ্ণতাৰ বৃদ্ধিৰ লগে লগে হাৰ ধ্ৰুৱকৰ মান বৃদ্ধি পাই — সাধাৰণতে প্ৰতি 10°C উষ্ণতা বৃদ্ধিত বিক্ৰিয়াৰ হাৰ দুই-তিনিগুণে বৃদ্ধি পায়। উষ্ণতা আৰু হাৰ ধ্ৰুৱকৰ সম্পৰ্ক আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণ k = Ae^(-Ea/RT)ৰ দ্বাৰা প্ৰকাশ কৰা হয় য’ত A হৈছে কম্পন কাৰক (frequency factor) আৰু R হৈছে গেছ ধ্ৰুৱক।
মুখ্য সূত্ৰসমূহ:
$\text{Rate} = k[A]^x[B]^y$
$[R] = [R]_0 – kt$
$t_{1/2} = \frac{[R]_0}{2k}$
$k = \frac{2.303}{t}\log\frac{[A]_0}{[A]}$
$t_{1/2} = \frac{0.693}{k}$
$k = A e^{-E_a/RT}$
$\log k = \log A – \frac{E_a}{2.303RT}$
$\log\frac{k_2}{k_1} = \frac{E_a}{2.303R}\left(\frac{T_2 – T_1}{T_1 T_2}\right)$
$\text{Avg rate} = -\frac{\Delta[R]}{\Delta t} = +\frac{\Delta[P]}{\Delta t}$
Summary (English)
Chemical kinetics is the branch of chemistry that deals with the rate of chemical reactions, factors influencing them, and the mechanism of reactions. The rate of a reaction is defined as the change in concentration of a reactant or product per unit time. Average rate is calculated over a finite time interval, while instantaneous rate is the rate at a particular moment. Factors affecting reaction rate include concentration, temperature, catalyst, surface area, and light. The rate law expresses rate as a function of reactant concentrations: Rate = k[A]^x[B]^y, where x and y are partial orders determined experimentally. Order is the sum of exponents in the rate law and may be zero, fractional, or integer, while molecularity refers to the number of molecules in an elementary step and is always a positive integer. Integrated rate equations for zero-order ([R] = [R]₀ – kt) and first-order (k = (2.303/t)log[A]₀/[A]) reactions allow calculation of rate constants. Pseudo-first order reactions appear first order due to excess of one reactant. Half-life depends on initial concentration for zero order but is independent for first order. Collision theory and the Arrhenius equation k = Ae^(-Ea/RT) explain the temperature dependence of rate constants and activation energy.
প্ৰশ্ন-উত্তৰ (১ নম্বৰ)
প্ৰশ্ন ১: ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা কাক বোলে?
উত্তৰঃ ৰসায়ন বিজ্ঞানৰ যি শাখাত ৰাসায়নিক বিক্ৰিয়াৰ হাৰ, হাৰ-প্ৰভাৱিত কাৰক আৰু বিক্ৰিয়াৰ পদ্ধতি অধ্যয়ন কৰা হয়, তাকে ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা বোলে।
প্ৰশ্ন ২: বিক্ৰিয়াৰ হাৰ কি?
উত্তৰঃ একক সময়ত বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা হ্ৰাস বা উৎপন্ন বস্তুৰ গাঢ়তা বৃদ্ধিৰ পৰিমাণক বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বোলে। ইয়াৰ একক mol L⁻¹ s⁻¹।
প্ৰশ্ন ৩: মাধ্যমিক হাৰ আৰু তাৎক্ষণিক হাৰৰ মাজত পাৰ্থক্য কি?
উত্তৰঃ মাধ্যমিক হাৰ হৈছে এটা নিৰ্দিষ্ট সময় অন্তৰালত গাঢ়তাৰ গড় পৰিৱৰ্তন। তাৎক্ষণিক হাৰ হৈছে কোনো এক বিশেষ মুহূৰ্তত গাঢ়তাৰ পৰিৱৰ্তনৰ হাৰ, যিটো dx/dt-ৰ দ্বাৰা প্ৰকাশ কৰা হয়।
প্ৰশ্ন ৪: হাৰ ধ্ৰুৱক (k) কি?
উত্তৰঃ হাৰ সমীকৰণত যেতিয়া বিক্ৰিয়কসমূহৰ গাঢ়তা একক হয়, তেতিয়া বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ মানক হাৰ ধ্ৰুৱক বোলে। ইয়াক k-ৰ দ্বাৰা চিহ্নিত কৰা হয়।
প্ৰশ্ন ৫: বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম কি?
উত্তৰঃ হাৰ সমীকৰণত গাঢ়তাৰ ঘাতসমূহৰ যোগফলক বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম বোলে। ইয়াক পৰীক্ষাগাৰৰ পৰাহে নিৰ্ণয় কৰিব পাৰি।
প্ৰশ্ন ৬: আণৱিকতা কাক বোলে?
উত্তৰঃ এটা প্ৰাথমিক বিক্ৰিয়াত অংশগ্ৰহণ কৰা অণুসমূহৰ মুঠ সংখ্যাক আণৱিকতা বোলে। ই সদায় ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা।
প্ৰশ্ন ৭: অৰ্ধ-আয়ু কাক বোলে?
উত্তৰঃ বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা প্ৰাৰম্ভিক মানৰ আধাত হ্ৰাস হ’বলৈ লগা সময়ক অৰ্ধ-আয়ু বোলে। ইয়াক t₁/₂-ৰ দ্বাৰা চিহ্নিত কৰা হয়।
প্ৰশ্ন ৮: সক্ৰিয়ণ শক্তি কি?
উত্তৰঃ বিক্ৰিয়াত অংশগ্ৰহণ কৰা অণুসমূহৰ মুঠ শক্তিৰ ওপৰত যিমান অতিৰিক্ত শক্তিৰ প্ৰয়োজন হয় ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষৰ বাবে, তাকে সক্ৰিয়ণ শক্তি (Eₐ) বোলে।
প্ৰশ্ন ৯: কম্পন কাৰক (Frequency factor) কি?
উত্তৰঃ আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণত A-ৰ মানক কম্পন কাৰক বা প্ৰাক-চৰক (pre-exponential factor) বোলে। ই অণুসমূহৰ সংঘৰ্ষৰ কম্পনাংকক প্ৰকাশ কৰে।
প্ৰশ্ন ১০: ছদ্ম-প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়া কি?
উত্তৰঃ যি বিক্ৰিয়া প্ৰকৃততে দ্বিতীয় বা উচ্চতৰ ক্ৰমৰ হ’লেও কোনো এটা বিক্ৰিয়কৰ আধিক্যতাৰ বাবে প্ৰথম ক্ৰম যেন দেখা যায়, তাকে ছদ্ম-প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়া বোলে। যেনে — ইষ্টাৰৰ আম্ল-আৰ্দ্ৰবিশ্লেষণ।
প্ৰশ্ন-উত্তৰ (২-৩ নম্বৰ)
প্ৰশ্ন ১১: বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম আৰু আণৱিকতাৰ মাজত পাৰ্থক্য লিখা।
উত্তৰঃ ক্ৰম পৰীক্ষাগাৰৰ পৰা নিৰ্ণয় কৰা হয়, কিন্তু আণৱিকতা বিক্ৰিয়াৰ সমীকৰণৰ পৰাই পোৱা যায়। ক্ৰম শূন্য, ভগ্নাংশ বা ঋণাত্মক হ’ব পাৰে, কিন্তু আণৱিকতা সদায় ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা। ক্ৰম যিকোনো বিক্ৰিয়াৰ বাবে প্ৰযোজ্য, কিন্তু আণৱিকতা কেৱল প্ৰাথমিক বিক্ৰিয়াৰ বাবেহে প্ৰযোজ্য।
প্ৰশ্ন ১২: বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ ওপৰত প্ৰভাৱ পেলোৱা কাৰকসমূহ বৰ্ণনা কৰা।
উত্তৰঃ বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ ওপৰত প্ৰভাৱ পেলোৱা কাৰকসমূহ হ’ল — (i) গাঢ়তা: বিক্ৰিয়কৰ গাঢ়তা বঢ়ালে হাৰ বাঢ়ে। (ii) উষ্ণতা: উষ্ণতা বঢ়ালে অণুৰ গতিশক্তি বাঢ়ে আৰু ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষৰ সংখ্যা বাঢ়ে। (iii) প্ৰভাৱক: সক্ৰিয়ণ শক্তি হ্ৰাস কৰি হাৰ বঢ়াই। (iv) পৃষ্ঠ ক্ষেত্ৰফল: পৃষ্ঠ ক্ষেত্ৰফল বেছি হ’লে বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বাঢ়ে। (v) পোহৰ: কিছুমান বিক্ৰিয়া পোহৰৰ উপস্থিতিত সংঘটিত হয়।
প্ৰশ্ন ১৩: শূন্য ক্ৰম আৰু প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ুৰ সূত্ৰ লিখা।
উত্তৰঃ শূন্য ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু: t₁/₂ = [R]₀/2k। ই প্ৰাৰম্ভিক গাঢ়তাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে। প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু: t₁/₂ = 0.693/k। ই প্ৰাৰম্ভিক গাঢ়তাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ নকৰে।
প্ৰশ্ন ১৪: সংঘৰ্ষ তত্ত্ব বৰ্ণনা কৰা।
উত্তৰঃ সংঘৰ্ষ তত্ত্ব মতে বিক্ৰিয়কৰ অণুসমূহৰ মাজত সংঘৰ্ষৰ ফলত বিক্ৰিয়া হয়। কিন্তু সকলো সংঘৰ্ষেই বিক্ৰিয়াৰ সৃষ্টি নকৰে — কেৱল ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষইহে কৰে। ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষৰ বাবে দুটা চৰ্ত হ’ব লাগে: (i) অণুসমূহৰ শক্তি সক্ৰিয়ণ শক্তিতকৈ বেছি হ’ব লাগে, (ii) অণুসমূহৰ অভিমুখ (orientation) সঠিক হ’ব লাগে।
প্ৰশ্ন ১৫: আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণ লিখা আৰু ইয়াৰ তাৎপৰ্য বুজোৱা।
উত্তৰঃ আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণ: k = Ae^(-Eₐ/RT)। ইয়াত k হৈছে হাৰ ধ্ৰুৱক, A কম্পন কাৰক, Eₐ সক্ৰিয়ণ শক্তি, R গেছ ধ্ৰুৱক আৰু T পৰম উষ্ণতা। এই সমীকৰণৰ পৰা উষ্ণতাৰ লগত হাৰ ধ্ৰুৱকৰ সম্পৰ্ক জনা যায় — উষ্ণতা বঢ়ালে k বাঢ়ে আৰু সক্ৰিয়ণ শক্তি কম হ’লে k বেছি হয়।
প্ৰশ্ন ১৬: প্ৰভাৱকে কেনেকৈ বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বঢ়ায় ব্যাখ্যা কৰা।
উত্তৰঃ প্ৰভাৱকে এটা বিকল্প পথৰ সৃষ্টি কৰে যাৰ সক্ৰিয়ণ শক্তি কম। ইয়াৰ ফলত অধিক সংখ্যক অণুৱে সক্ৰিয়ণ শক্তি অতিক্ৰম কৰিব পাৰে আৰু বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বাঢ়ে। প্ৰভাৱকে বিক্ৰিয়াৰ সাম্যাৱস্থা সলনি নকৰে, কেৱল সাম্যাৱস্থা প্ৰাপ্তিৰ সময় হ্ৰাস কৰে।
প্ৰশ্ন-উত্তৰ (৫-৭ নম্বৰ আৰু সংখ্যাত্মক সমস্যা)
প্ৰশ্ন ১৭: এটা প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ হাৰ ধ্ৰুৱক 1.15 × 10⁻³ s⁻¹। বিক্ৰিয়কৰ 5g-ৰ পৰা 3g হ’বলৈ কিমান সময় লাগিব?
উত্তৰঃ প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ বাবে, k = (2.303/t) log([A]₀/[A])। দিয়া আছে: [A]₀ = 5g, [A] = 3g, k = 1.15 × 10⁻³ s⁻¹। অতএৱ, t = (2.303/k) log(5/3) = (2.303/1.15 × 10⁻³) × log(1.667) = 2002.6 × 0.2218 = 444.16 s। সেয়েহে প্ৰয়োজনীয় সময় প্ৰায় 444 ছেকেণ্ড।
প্ৰশ্ন ১৮: এটা প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু 60 মিনিট। বিক্ৰিয়কৰ 75% ভাঙি যাবলৈ কিমান সময় লাগিব?
উত্তৰঃ প্ৰথমে k নিৰ্ণয় কৰোঁ: k = 0.693/t₁/₂ = 0.693/60 = 0.01155 min⁻¹। বিক্ৰিয়ক 75% ভাঙিলে অৱশিষ্ট 25%, অৰ্থাৎ [A]₀/[A] = 100/25 = 4। সেয়েহে t = (2.303/k) log 4 = (2.303/0.01155) × 0.6021 = 199.4 × 0.6021 = 120.06 মিনিট। অৰ্থাৎ 75% ভাঙিবলৈ লগা সময় প্ৰায় 120 মিনিট।
প্ৰশ্ন ১৯: এটা বিক্ৰিয়াৰ হাৰ ধ্ৰুৱক 298K উষ্ণতাত 1.74 × 10⁻⁵ s⁻¹ আৰু 308K উষ্ণতাত 6.61 × 10⁻⁵ s⁻¹। বিক্ৰিয়াটোৰ সক্ৰিয়ণ শক্তি নিৰ্ণয় কৰা।
উত্তৰঃ log(k₂/k₁) = (Eₐ/2.303R) × ((T₂ – T₁)/T₁T₂)। দিয়া আছে: k₁ = 1.74 × 10⁻⁵, k₂ = 6.61 × 10⁻⁵, T₁ = 298 K, T₂ = 308 K, R = 8.314 J/K/mol। log(6.61/1.74) = log(3.799) = 0.5798। (T₂ – T₁)/T₁T₂ = 10/(298 × 308) = 10/91784 = 1.0895 × 10⁻⁴। অতএৱ, Eₐ = (0.5798 × 2.303 × 8.314)/1.0895 × 10⁻⁴ = 11.10/1.0895 × 10⁻⁴ = 1.019 × 10⁵ J/mol = 101.9 kJ/mol।
প্ৰশ্ন ২০: ক্ৰম আৰু আণৱিকতাৰ বিৱৰণ আৰু পাৰ্থক্য বিতংভাৱে আলোচনা কৰা।
উত্তৰঃ ক্ৰম: হাৰ সমীকৰণত গাঢ়তাৰ ঘাতসমূহৰ যোগফল। ইয়াক পৰীক্ষাগাৰৰ পৰাহে নিৰ্ণয় কৰিব পাৰি। ক্ৰম শূন্য, ভগ্নাংশ, পূৰ্ণসংখ্যা বা ঋণাত্মকও হ’ব পাৰে। ক্ৰম যিকোনো বিক্ৰিয়াৰ বাবে প্ৰযোজ্য — প্ৰাথমিক বা যৌগিক। আণৱিকতা: প্ৰাথমিক বিক্ৰিয়াত অংশগ্ৰহণ কৰা অণুসমূহৰ সংখ্যা। ই সদায় ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা — 1, 2 বা 3। ইয়াক বিক্ৰিয়াৰ সমীকৰণৰ পৰাই পোৱা যায়। আণৱিকতা যৌগিক বিক্ৰিয়াৰ বাবে প্ৰযোজ্য নহয়, কেৱল প্ৰাথমিক বিক্ৰিয়াৰ বাবেহে। উদাহৰণ: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂ — এই বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম 1, কিন্তু সমীকৰণ মতে আণৱিকতা 2। সাধাৰণতে যৌগিক বিক্ৰিয়াত গতি-নিৰ্ণায়ক পদক্ষেপৰ আণৱিকতাই বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম নিৰ্ধাৰণ কৰে।
প্ৰশ্ন ২১: এটা বিক্ৰিয়াত প্ৰাৰম্ভিক গাঢ়তা 0.05 mol L⁻¹। ই শূন্য ক্ৰম বিক্ৰিয়া আৰু হাৰ ধ্ৰুৱক 5.0 × 10⁻⁴ mol L⁻¹ s⁻¹। গাঢ়তা 0.025 mol L⁻¹ হ’বলৈ কিমান সময় লাগিব?
উত্তৰঃ শূন্য ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ বাবে: [R] = [R]₀ – kt। ইয়াত [R] = 0.025, [R]₀ = 0.05, k = 5.0 × 10⁻⁴। অতএৱ kt = [R]₀ – [R] = 0.05 – 0.025 = 0.025। t = 0.025/5.0 × 10⁻⁴ = 50 s। বিকল্পভাৱে, ই অৰ্ধ-আয়ুৰ সমান, কিয়নো t₁/₂ = [R]₀/2k = 0.05/(2 × 5.0 × 10⁻⁴) = 50 s।
প্ৰশ্ন ২২: সংঘৰ্ষ তত্ত্বৰ ভিত্তিত উষ্ণতা বৃদ্ধিৰ বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ ওপৰত প্ৰভাৱ ব্যাখ্যা কৰা।
উত্তৰঃ সংঘৰ্ষ তত্ত্ব মতে বিক্ৰিয়কৰ অণুসমূহৰ মাজত সংঘৰ্ষ হ’লেহে বিক্ৰিয়া হয়। উষ্ণতা বঢ়ালে অণুসমূহৰ গড় গতিশক্তি বাঢ়ে। ফলত (i) সংঘৰ্ষৰ কম্পনাংক বাঢ়ে; (ii) সক্ৰিয়ণ শক্তি অতিক্ৰম কৰিব পৰা অণুৰ ভগ্নাংশ বহুগুণে বাঢ়ে। মেক্সৱেল-বল্টজমেন বিতৰণ অনুসৰি উষ্ণতা বঢ়ালে শক্তি বিতৰণ বক্ৰৰ সিৰিৰ ফালে অধিক অণু আহে। সেয়েহে সাধাৰণতে প্ৰতি 10°C উষ্ণতা বৃদ্ধিত হাৰ দুই-তিনিগুণে বাঢ়ে। এই অনুপাতকে উষ্ণতা গুণাংক (μ) বোলে। আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণে এই সম্পৰ্ক পৰিমাণগতভাৱে প্ৰকাশ কৰে।
প্ৰশ্ন ২৩: এটা প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াত N₂O₅-ৰ বিযোজন সংঘটিত হয়। 25°Cত হাৰ ধ্ৰুৱক 3.46 × 10⁻⁵ s⁻¹। বিক্ৰিয়াটোৰ অৰ্ধ-আয়ু নিৰ্ণয় কৰা।
উত্তৰঃ প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু: t₁/₂ = 0.693/k = 0.693/(3.46 × 10⁻⁵) = 0.2003 × 10⁵ = 2.003 × 10⁴ s ≈ 5.56 ঘণ্টা। সেয়েহে অৰ্ধ-আয়ু প্ৰায় 5.56 ঘণ্টা।
প্ৰশ্ন ২৪: প্ৰভাৱকৰ সংজ্ঞা দিয়া আৰু ইয়াৰ বৈশিষ্ট্যসমূহ লিখা।
উত্তৰঃ প্ৰভাৱক হৈছে এনে এটা পদাৰ্থ যিয়ে নিজে অপৰিৱৰ্তিত হৈ থাকি বিক্ৰিয়াৰ হাৰ পৰিৱৰ্তন কৰে। বৈশিষ্ট্য: (i) প্ৰভাৱকৰ পৰিমাণ আৰু ৰাসায়নিক প্ৰকৃতি বিক্ৰিয়াৰ শেষত অপৰিৱৰ্তিত থাকে। (ii) প্ৰভাৱকে বিক্ৰিয়াৰ ΔG বা ΔH সলনি নকৰে। (iii) প্ৰভাৱকে সাম্যাৱস্থাত পৌঁছাৰ সময় হ্ৰাস কৰে কিন্তু সাম্যাৱস্থা ধ্ৰুৱক সলনি নকৰে। (iv) ই সক্ৰিয়ণ শক্তি কম থকা এটা বিকল্প পথ প্ৰদান কৰে। (v) প্ৰভাৱক বিশিষ্ট হয় — এটা বিক্ৰিয়াৰ বাবে কাম কৰা প্ৰভাৱক আনটোৰ বাবে কাম কৰিব নোৱাৰে।
প্ৰশ্ন ২৫: বিক্ৰিয়া A → B-ৰ বাবে A-ৰ গাঢ়তা 0.5 M-ৰ পৰা 0.4 M হ’বলৈ 10 মিনিট লাগিল। বিক্ৰিয়াৰ মাধ্যমিক হাৰ নিৰ্ণয় কৰা।
উত্তৰঃ মাধ্যমিক হাৰ = -Δ[A]/Δt = -(0.4 – 0.5)/10 = 0.1/10 = 0.01 M min⁻¹ = 1.667 × 10⁻⁴ M s⁻¹। সেয়েহে বিক্ৰিয়াৰ মাধ্যমিক হাৰ 1.667 × 10⁻⁴ mol L⁻¹ s⁻¹।
প্ৰশ্ন ২৬: এটা বিক্ৰিয়াৰ সক্ৰিয়ণ শক্তি 209.5 kJ/mol। 581K উষ্ণতাত হাৰ ধ্ৰুৱকৰ মান দিয়া হ’লে log(k₂/k₁)-ৰ মান ক’ব পাৰে। যদি T₁ = 581K আৰু T₂ = 600K, তেন্তে log(k₂/k₁)-ৰ মান কি হ’ব?
উত্তৰঃ log(k₂/k₁) = (Eₐ/2.303R)((T₂-T₁)/T₁T₂)। Eₐ = 209500 J/mol, R = 8.314, T₁T₂ = 581 × 600 = 348600, T₂-T₁ = 19। log(k₂/k₁) = (209500)/(2.303 × 8.314) × (19/348600) = 209500/19.147 × 5.45 × 10⁻⁵ = 10942 × 5.45 × 10⁻⁵ = 0.596। সেয়েহে log(k₂/k₁) ≈ 0.596 আৰু k₂/k₁ ≈ 3.94।
প্ৰশ্ন ২৭: বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম নিৰ্ণয়ৰ পদ্ধতিসমূহ আলোচনা কৰা।
উত্তৰঃ বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম নিৰ্ণয়ৰ মুখ্য পদ্ধতিসমূহ হ’ল: (i) প্ৰাৰম্ভিক হাৰ পদ্ধতি (Initial rate method): বিভিন্ন প্ৰাৰম্ভিক গাঢ়তাত প্ৰাৰম্ভিক হাৰ জুখি ক্ৰম নিৰ্ণয় কৰা হয়। (ii) সংহতিকৃত হাৰ সমীকৰণ পদ্ধতি: পৰীক্ষালব্ধ তথ্যক বিভিন্ন সংহতিকৃত সূত্ৰৰ লগত মিলোৱা হয়। (iii) গ্ৰাফিক্যাল পদ্ধতি: [R] vs t, log[R] vs t বা 1/[R] vs t-ৰ প্লট কৰি ৰৈখিকতাৰ পৰা ক্ৰম নিৰ্ণয় কৰা হয়। (iv) অৰ্ধ-আয়ু পদ্ধতি: অৰ্ধ-আয়ুৰ গাঢ়তা-নিৰ্ভৰতাৰ পৰা ক্ৰম জনা যায়।
প্ৰশ্ন ২৮: এটা প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ হাৰ ধ্ৰুৱক 60 s⁻¹। 1/16 অংশলৈ হ্ৰাস হ’বলৈ কিমান সময় লাগিব?
উত্তৰঃ [A]/[A]₀ = 1/16, অৰ্থাৎ [A]₀/[A] = 16। প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ বাবে t = (2.303/k) log([A]₀/[A]) = (2.303/60) log 16 = (2.303/60) × 1.204 = 0.04621 s ≈ 4.62 × 10⁻² ছেকেণ্ড।
প্ৰশ্ন ২৯: 2N₂O₅(g) → 4NO₂(g) + O₂(g) বিক্ৰিয়াৰ বাবে হাৰ অভিব্যক্তি লিখা।
উত্তৰঃ বিক্ৰিয়াৰ হাৰ = -(1/2)d[N₂O₅]/dt = +(1/4)d[NO₂]/dt = +d[O₂]/dt। গাঢ়তাৰ পৰিৱৰ্তনক ষ্টয়কিঅ’মেট্ৰিক গুণাংকৰে বিভাজন কৰি একে হাৰ পোৱা যায়।
বহুবৈকল্পিক প্ৰশ্ন (MCQ)
প্ৰশ্ন ১: বিক্ৰিয়াৰ হাৰৰ একক হ’ল —
(a) mol L⁻¹
(b) mol L⁻¹ s⁻¹
(c) s⁻¹
(d) mol s⁻¹
উত্তৰঃ (b) mol L⁻¹ s⁻¹
প্ৰশ্ন ২: প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু —
(a) [R]₀-ৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে
(b) [R]₀-ৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ নকৰে
(c) [R]₀²-ৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে
(d) k²-ৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে
উত্তৰঃ (b) [R]₀-ৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ নকৰে
প্ৰশ্ন ৩: শূন্য ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ হাৰ ধ্ৰুৱকৰ একক —
(a) s⁻¹
(b) mol L⁻¹ s⁻¹
(c) L mol⁻¹ s⁻¹
(d) mol⁻² L² s⁻¹
উত্তৰঃ (b) mol L⁻¹ s⁻¹
প্ৰশ্ন ৪: আণৱিকতা যিকোনো ক্ষেত্ৰত —
(a) ভগ্নাংশ হ’ব পাৰে
(b) ঋণাত্মক হ’ব পাৰে
(c) ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা
(d) শূন্য হ’ব পাৰে
উত্তৰঃ (c) ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা
প্ৰশ্ন ৫: উষ্ণতা 10°C বঢ়ালে বিক্ৰিয়াৰ হাৰ —
(a) এটাই থাকে
(b) আধালৈ হ্ৰাস হয়
(c) দুই-তিনিগুণ বাঢ়ে
(d) দহগুণ বাঢ়ে
উত্তৰঃ (c) দুই-তিনিগুণ বাঢ়ে
প্ৰশ্ন ৬: আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণত A হৈছে —
(a) সক্ৰিয়ণ শক্তি
(b) কম্পন কাৰক
(c) উষ্ণতা
(d) গেছ ধ্ৰুৱক
উত্তৰঃ (b) কম্পন কাৰক
প্ৰশ্ন ৭: প্ৰভাৱকে বিক্ৰিয়াৰ —
(a) সাম্যাৱস্থা সলনি কৰে
(b) সক্ৰিয়ণ শক্তি বঢ়ায়
(c) সক্ৰিয়ণ শক্তি কমায়
(d) উষ্ণতা বঢ়ায়
উত্তৰঃ (c) সক্ৰিয়ণ শক্তি কমায়
প্ৰশ্ন ৮: প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ হাৰ ধ্ৰুৱকৰ একক —
(a) mol L⁻¹ s⁻¹
(b) s⁻¹
(c) L mol⁻¹ s⁻¹
(d) mol L⁻¹
উত্তৰঃ (b) s⁻¹
প্ৰশ্ন ৯: ইষ্টাৰৰ আম্ল-আৰ্দ্ৰবিশ্লেষণ হৈছে —
(a) শূন্য ক্ৰম
(b) প্ৰকৃত প্ৰথম ক্ৰম
(c) ছদ্ম-প্ৰথম ক্ৰম
(d) দ্বিতীয় ক্ৰম
উত্তৰঃ (c) ছদ্ম-প্ৰথম ক্ৰম
প্ৰশ্ন ১০: তলৰ কোনটো বিক্ৰিয়াৰ হাৰ-প্ৰভাৱিত কাৰক নহয়?
(a) গাঢ়তা
(b) উষ্ণতা
(c) চাপ (তৰল-তৰল বিক্ৰিয়াত)
(d) প্ৰভাৱক
উত্তৰঃ (c) চাপ (তৰল-তৰল বিক্ৰিয়াত)
প্ৰশ্ন ১১: বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম —
(a) সদায় ধনাত্মক পূৰ্ণসংখ্যা
(b) ভগ্নাংশ হ’ব পাৰে
(c) সদায় শূন্য
(d) সমীকৰণৰ পৰা পোৱা যায়
উত্তৰঃ (b) ভগ্নাংশ হ’ব পাৰে
প্ৰশ্ন ১২: আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণৰ লগত সম্পৰ্কিত গ্ৰাফ —
(a) log k বনাম T
(b) log k বনাম 1/T
(c) k বনাম T
(d) k বনাম 1/T
উত্তৰঃ (b) log k বনাম 1/T
খালী ঠাই পূৰণ কৰা
প্ৰশ্ন ১: প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু = ______।
উত্তৰঃ 0.693/k
প্ৰশ্ন ২: ______ হৈছে বিক্ৰিয়কৰ অণুসমূহৰ মাজত প্ৰয়োজনীয় ন্যূনতম শক্তি।
উত্তৰঃ সক্ৰিয়ণ শক্তি
প্ৰশ্ন ৩: আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণ হৈছে k = ______।
উত্তৰঃ Ae^(-Eₐ/RT)
প্ৰশ্ন ৪: ক্ৰম ______ বা ভগ্নাংশ হ’ব পাৰে কিন্তু আণৱিকতা সদায় ধনাত্মক ______ হয়।
উত্তৰঃ শূন্য, পূৰ্ণসংখ্যা
প্ৰশ্ন ৫: শূন্য ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু ______-ৰ সমানুপাতিক।
উত্তৰঃ প্ৰাৰম্ভিক গাঢ়তা [R]₀
প্ৰশ্ন ৬: ইষ্টাৰৰ আম্ল-আৰ্দ্ৰবিশ্লেষণ এটা ______ ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ উদাহৰণ।
উত্তৰঃ ছদ্ম-প্ৰথম
প্ৰশ্ন ৭: উষ্ণতা বঢ়ালে হাৰ ধ্ৰুৱকৰ মান ______ পায়।
উত্তৰঃ বৃদ্ধি
সঁচা/মিছা
প্ৰশ্ন ১: বিক্ৰিয়াৰ ক্ৰম ভগ্নাংশ হ’ব পাৰে।
উত্তৰঃ সঁচা।
প্ৰশ্ন ২: প্ৰভাৱকে বিক্ৰিয়াৰ সাম্যাৱস্থা সলনি কৰে।
উত্তৰঃ মিছা।
প্ৰশ্ন ৩: প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ অৰ্ধ-আয়ু প্ৰাৰম্ভিক গাঢ়তাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰশীল।
উত্তৰঃ মিছা।
প্ৰশ্ন ৪: আণৱিকতা ঋণাত্মক হ’ব পাৰে।
উত্তৰঃ মিছা।
প্ৰশ্ন ৫: উষ্ণতা বঢ়ালে হাৰ ধ্ৰুৱক বাঢ়ে।
উত্তৰঃ সঁচা।
প্ৰশ্ন ৬: মাধ্যমিক হাৰ আৰু তাৎক্ষণিক হাৰ একে।
উত্তৰঃ মিছা।
প্ৰশ্ন ৭: শূন্য ক্ৰম বিক্ৰিয়াৰ হাৰ গাঢ়তাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ নকৰে।
উত্তৰঃ সঁচা।
শব্দাৰ্থ
| অসমীয়া শব্দ | English | অৰ্থ |
|---|---|---|
| ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা | Chemical Kinetics | বিক্ৰিয়াৰ হাৰ অধ্যয়ন |
| বিক্ৰিয়াৰ হাৰ | Rate of reaction | সময়ত গাঢ়তা পৰিৱৰ্তন |
| মাধ্যমিক হাৰ | Average rate | সময় অন্তৰালত গড় হাৰ |
| তাৎক্ষণিক হাৰ | Instantaneous rate | বিশেষ মুহূৰ্তৰ হাৰ |
| হাৰ ধ্ৰুৱক | Rate constant | k-ৰ মান |
| ক্ৰম | Order | গাঢ়তাৰ ঘাতৰ যোগ |
| আণৱিকতা | Molecularity | অংশগ্ৰহণকাৰী অণুৰ সংখ্যা |
| অৰ্ধ-আয়ু | Half-life | আধা গাঢ়তা প্ৰাপ্তিৰ সময় |
| সক্ৰিয়ণ শক্তি | Activation energy | ন্যূনতম প্ৰয়োজনীয় শক্তি |
| সংঘৰ্ষ তত্ত্ব | Collision Theory | অণু সংঘৰ্ষৰ ভিত্তিত তত্ত্ব |
| কম্পন কাৰক | Frequency factor | আৰ্হিনিয়াছ-ৰ A |
| ছদ্ম-প্ৰথম ক্ৰম | Pseudo-first order | আধিক্যৰ বাবে প্ৰথম ক্ৰম যেন |
| প্ৰভাৱক | Catalyst | হাৰ বঢ়োৱা পদাৰ্থ |
| ফলপ্ৰসূ সংঘৰ্ষ | Effective collision | বিক্ৰিয়াসৃষ্টিকাৰী সংঘৰ্ষ |
| প্ৰাথমিক বিক্ৰিয়া | Elementary reaction | একক পদক্ষেপৰ বিক্ৰিয়া |
মুখ্য সূত্ৰ তালিকা
| বিষয় | সূত্ৰ | একক / টোকা |
|---|---|---|
| মাধ্যমিক হাৰ | Avg rate = -Δ[R]/Δt = +Δ[P]/Δt | mol L⁻¹ s⁻¹ |
| হাৰ সূত্ৰ | Rate = k[A]^x[B]^y | x+y = ক্ৰম |
| শূন্য ক্ৰম সংহতিকৃত | [R] = [R]₀ – kt | k: mol L⁻¹ s⁻¹ |
| শূন্য ক্ৰম অৰ্ধ-আয়ু | t₁/₂ = [R]₀/2k | [R]₀-ৰ ওপৰত নিৰ্ভৰশীল |
| প্ৰথম ক্ৰম সংহতিকৃত | k = (2.303/t) log([A]₀/[A]) | k: s⁻¹ |
| প্ৰথম ক্ৰম অৰ্ধ-আয়ু | t₁/₂ = 0.693/k | [R]₀-নিৰপেক্ষ |
| আৰ্হিনিয়াছ সমীকৰণ | k = Ae^(-Eₐ/RT) | সূচকীয় ৰূপ |
| লগাৰিদমিক আৰ্হিনিয়াছ | log k = log A – Eₐ/2.303RT | ৰৈখিক ৰূপ |
| দুই-উষ্ণতা আৰ্হিনিয়াছ | log(k₂/k₁) = (Eₐ/2.303R)((T₂-T₁)/T₁T₂) | Eₐ নিৰ্ণয় |
| উষ্ণতা গুণাংক | μ = k(T+10)/k(T) | সাধাৰণতে 2-3 |
গুৰুত্বপূৰ্ণ টোকা
(১) সংহতিকৃত প্ৰথম ক্ৰম সূত্ৰৰ ব্যৱহাৰ: তেজস্ক্ৰিয় বিযোজন (radioactive decay) সদায়েই প্ৰথম ক্ৰম বিক্ৰিয়া। সেয়েহে কাৰ্বন ডেটিং, ঔষধৰ অৰ্ধ-আয়ু, ৰাসায়নিক বিযোজন আদিৰ গণনাত k = (2.303/t) log([A]₀/[A]) সূত্ৰটো বহুলভাৱে ব্যৱহাৰ হয়।
(২) সক্ৰিয়ণ শক্তিৰ গুৰুত্ব: সক্ৰিয়ণ শক্তি কম হ’লে বিক্ৰিয়াৰ হাৰ বেছি; সক্ৰিয়ণ শক্তি বেছি হ’লে বিক্ৰিয়াৰ হাৰ কম। এই কাৰণতেই কোঠাৰ উষ্ণতাত হীৰাৰ পৰা গ্ৰেফাইটলৈ পৰিৱৰ্তন থাৰ্মোডাইনামিকভাৱে সম্ভৱ হ’লেও বাস্তৱত হোৱা দেখা নাযায়।
(৩) হাৰ ধ্ৰুৱকৰ একক স্মৰণীয়: ক্ৰম n হ’লে k-ৰ একক হ’ল mol⁽¹⁻ⁿ⁾ L⁽ⁿ⁻¹⁾ s⁻¹। সেয়েহে শূন্য ক্ৰমৰ বাবে mol L⁻¹ s⁻¹, প্ৰথম ক্ৰমৰ বাবে s⁻¹, দ্বিতীয় ক্ৰমৰ বাবে L mol⁻¹ s⁻¹।
(৪) গ্ৰাফৰ পৰা পৰিচয়: [R] বনাম t সৰল ৰেখা হ’লে শূন্য ক্ৰম। log[A] বনাম t সৰল ৰেখা হ’লে প্ৰথম ক্ৰম। আৰ্হিনিয়াছ প্লটত (log k বনাম 1/T) ঢাল = -Eₐ/2.303R।
HSLC Guru-ৰ লগত ASSEB Class 12 ৰসায়ন বিজ্ঞান আৰু সকলো বিষয়ৰ অসমীয়া মাধ্যমৰ অধ্যয়ন সামগ্ৰী লাভ কৰক। ৰাসায়নিক গতিবিদ্যা অধ্যায়টোৰ সূত্ৰ আৰু সংখ্যাত্মক সমস্যাবোৰ ভালদৰে অভ্যাস কৰিলে পৰীক্ষাত নিশ্চিতভাৱে ভাল নম্বৰ লাভ কৰিব পাৰিব। শিকনৰ যাত্ৰা শুভ হওক!